7260
.pdf11
1,37(14) |
2,5 |
Насыщен |
80 |
|
|
Удовлетво |
|
|
|
ный |
|
рение |
|
|
|
|
|
|
|
технологических |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
4; 6,5; 10; |
Насыщен |
100 |
Квартальные |
|||
|
15; 20 |
ный или |
|
отопительные |
|||
|
|
перегрет |
|
котельные |
|
||
|
|
ый, 250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2,35(24) |
4; 6,5; 10; |
Насыщен |
100 |
Удовлетворение |
|||
|
15; 20 |
ный или |
|
технологических |
|||
|
|
перегрет |
|
нужд |
некоторых |
||
|
|
ый, 370 и |
|
промышленных |
|||
|
|
425 |
|
предприятий |
|||
|
|
|
|
|
|
||
92(40) |
6,5; 10; 15; |
4 |
145 |
Снабжение |
паром |
||
|
20; 25; 35; |
40 |
|
турбин |
|
|
|
|
50; 75 |
|
|
мощностью |
от |
||
|
|
|
|
0,75 |
до 12,0 МВт |
||
|
|
|
|
на |
электрических |
||
|
|
|
|
станциях |
малой |
||
|
|
|
|
мощности |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
9,80(100) |
60; 90; |
540 |
215 |
Снабжение |
паром |
||
|
120; 160; |
|
|
турбин |
мощно- |
||
|
220 |
|
|
стью от 12 до 50 |
|||
|
|
|
|
МВт |
|
на |
|
|
|
|
|
электрических |
|||
|
|
|
|
станциях |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
13,70(14) |
160; 210; |
570 |
230 |
Снабжение |
паром |
||
|
320; 420; |
|
|
турбин |
мощно- |
||
|
480 |
|
|
стью от 50 до 200 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
12
МВт на крупных электрических станциях
По паропроизводительности различают котлы малой паропроизводительности (до 25 т/ч), средней паропроизводительности (от 35 до 220 т/ч) и большой паропроизводительности (от 220 т/ч и более).
По давлению производимого пара различают котлы: низкого давления (до 1,37 МПа), среднего (2,35 и 3,92 МПа), высокого (9,8 и 13,7 МПа) и критического давления (25,1 МПа).
В котельных агрегатах производят либо насыщенный пар, либо пар, перегретый до различной температуры, величина которой зависит от его давления. В настоящее время в котлах высокого давления температура пара не превышает 570 ° С. Температура питательной воды в зависимости от давления пара в котле колеблется от 50 до 260 ° С.
Водогрейные котлы характеризуют по их теплопроизводительности (кВт или МВт, или Гкал/ч), температуре и давлению подогретой воды, а также по роду металла, из которого изготовлен котел.
Основным типом паровых котлов малой производительности, широко распространенных в различных отраслях промышленности, на транспорте, в коммунальном и сельском хозяйстве, а также на электростанциях малой мощности, являются вертикально-водотрубные котлы ДКВР, работающие на жидком и газообразном топливе (таблица 2).
13
Таблица 2. Основные характеристики котлов ДКВР производства «Уралкотломаш»
|
Паропроизводительнос |
|
Давлениепара, МПа |
|
|
|
|
Размеры, мм |
|
|
Марка |
|
Температура, ° С |
КПД, % (газ/мазут) |
|
|
|
|
Масса, кг |
||
|
|
|
|
|
||||||
|
ть, т/ч |
|
Длина |
Ширина |
Высота |
|||||
ДКВР- |
2,5 |
|
|
|
|
|
4100 |
|
4343 |
7068 |
2,5-13 |
|
|
1,3 |
94 |
,0/88,8 |
|
|
200 |
|
|
ДКВР-4- |
4,0 |
|
|
|
|
|
5200 |
|
4345 |
7800 |
13 |
|
|
1,3 |
94 |
0,0/888 |
|
|
430 |
|
|
ДКВР- |
6,5 |
|
|
|
|
|
8600 |
|
4345 |
12200 |
6,5-13 |
|
|
1,3 |
94 |
,0/89,5 |
|
|
830 |
|
|
ДКВР- |
0,0 |
|
|
|
|
|
8600 |
|
6315 |
16000 |
10-13 |
|
|
1,3 |
94 |
,0/89,5 |
|
7050 |
830 |
6315 |
|
ДКВР- |
0,0 |
|
|
|
|
, |
|
|
|
17000 |
10-23 |
|
|
2,3 |
20 |
0/89,90 |
|
7750 |
830 |
6660 |
|
ДКВР- |
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
30500 |
10-39 |
|
|
3,9 |
47 |
2,0/900 |
|
7750 |
450 |
7660 |
|
ДКВР- |
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
43700 |
20-13 |
|
|
1,3 |
94 |
,0/89,0 |
|
|
215 |
7660 |
|
ДКВР- |
0,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
44400 |
20-23 |
|
|
2,3 |
70 |
|
|
|
215 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.1.Свойства газообразного топлива
Косновным свойствам газообразных горючих относятся плотность, токсичность, взрываемость, влажность, запыленность.
Плотность газообразных горючих составляет 0,7…0,8 кг/м³, сжиженных
14
газов – до 2,3 кг/м³ и производных – от 0,7 до 1,4 кг/м³. Опасность отравления газами (токсичность) зависит от содержания в горючем газе окиси углерода СО, сероводорода Н2S и др. Пребывание в атмосфере, содержащей 1 % этих газов, в течение 1…3 мин может привести к смерти. Взрывоопасность определяется содержанием водорода Н2 и окиси углерода СО, которые образуют взрывчатые смеси с воздухом. Эти смеси взрывоопасны при содержании Н2 от 4 до 74 % и СО от 12,5 до 74 %.
Основной характеристикой топлива является теплота сгорания, которая зависит от химического состава топлива и условий его сжигания. Она может быть отнесена к органической, горючей или другой какойлибо массе топлива. Наибольший практический интерес представляет низшая теплота сгорания рабочей массы топлива Q H .
Низшей теплотой сгорания рабочего топлива называют теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, за вычетом теплоты, затраченной на испарение влаги как содержащейся в топливе, так и образующейся от сгорания водорода (теплота парообразования не используется).
Состав и теплота сгорания некоторых горючих газов представлены в таблице 3.
Таблица 3. Состав и теплота сгорания горючих газов
15
|
|
Состав сухого газа, % по объему |
|
|
|
Низшая |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теплота |
Газ |
СН4 |
Н2 |
|
СО |
СnНm |
|
О2 |
|
СО2 |
Н2С |
N2 |
сгора-ния |
|
|
|
|
сухого газа |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qн, кДж/м³ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Природный |
94,9 |
– |
|
– |
3,8 |
|
– |
|
0,4 |
– |
0,9 |
36700 |
Коксовый |
22,5 |
57,5 |
|
6,8 |
1,9 |
|
0,8 |
|
2,3 |
0,4 |
7,8 |
16600 |
(очищенный) |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Доменный |
0,3 |
2,7 |
|
28 |
– |
|
– |
|
10,2 |
0,3 |
58,5 |
4000 |
Сжиженный |
4,0 |
|
Пропан – 79, этан – 6, |
водород и изобутан – 11 |
88500 |
|||||||
В продуктах сгорания топлива, содержащего водород и влагу, имеется водяной пар Н2О, обладающий определенной энтальпией, равной примерно 2510 кДж/кг. Наличие в продуктах сгорания топлива водяного пара заставляет ввести понятие высшей теплоты сгорания Qв.
Высшей теплотой сгорания рабочего топлива называют теплоту, выделяемую при полном сгорании 1 кг топлива, считая, что образующиеся при сгорании водяные пары конденсируются (учитывается теплота парообразования).
Теплоту сгорания топлива определяют по формулам, учитывающим, что углерод С, водород Н и сера S, участвующие в горении, выделяют определенное количество теплоты.
Наиболее распространена формула Д.И. Менделеева, которая дает достаточно точные результаты для самых разнообразных топлив. Эта формула для определения высшей теплоты сгорания (кДж/кг) твердых и жидких топлив имеет вид:
Qвр = 338C р + 1249 H р −108,5(Ор − S рл) ,
адля низшей теплоты сгорания
Qнр = 338Ср + 1025 Н р −108,5(Ор − S рл) − 25W р,
16
где коэффициенты 338; 1249; 108,5; 1025 и 25 выражают теплоту сгорания отдельных горючих элементов, деленную на 100; W – максимальная влажность массы топлива.
Низшую теплоту сгорания сухого газообразного топлива (кДж/м³) определяют как сумму произведений теплоты сгорания горючих газов на их объемное содержание в смеси:
QHC =127CO2 +108H 2 +358CH 4 +591C2 H 6 +911C2 H 2 + 234H 2 S,
где СO2, Н2, СН4 и т.д. – содержание отдельных составляющих в газовом топливе, об. %.
Большая разница значений теплоты сгорания у различных видов топлива затрудняет в некоторых случаях проведение сравнительных расчетов, например, при выявлении запасов топлива, при оценке пожаровзрывобезопасности, при оценке целесообразности применения разных сортов топлива и пр. Поэтому принято понятие условного топлива. Условным называется такое топливо, теплота сгорания 1 кг которого равна 29330 кДж/кг (7000 ккал/кг).
Для перевода действительного топлива в условное пользуются соотношением (безразмерным коэффициентом)
|
р |
|
Эк = |
Q н |
, |
|
||
29330 |
||
где Эк – калорийный тепловой эквивалент, указывающий, какая часть теплоты сгорания условного топлива соответствует низшей теплоте
сгорания рабочей массы рассматриваемого топлива QHP .
Жаропроизводительность tmax – максимальная температура, развиваемая при полном сгорании сухого топлива в теоретически необходимом для горения количестве воздуха при условии, что
17
выделившаяся теплота расходуется на нагрев образовавшихся продуктов сгорания. Расход теплоты на диссоциацию СО2 и Н2О, вызванной высокой температурой горения, не учитывается. Температура газового топлива и воздуха, участвующих в горении, принимается равной 0 ° С.
Жаропроизводительность определяют по формуле
t max = Qн
(∑ Vсо - tmax) ,
V – объемы компонентов продуктов полного сгорания,
м³/м³;
– средняя теплоемкость отдельных компонентов в интервале температур от 0 до tmax, ккал/(м³ °С).
Жаропроизводительность газового топлива зависит от его состава и содержания балластных газов, наличие которых вызывает уменьшение теплоты сгорания при одновременном увеличении объема продуктов сгорания, что приводит к уменьшению tmax.
Калориметрическая температура горения – температура,
определяемая без учета диссоциации СО2 и Н2О, но с учетом фактической начальной температуры газа и воздуха. Жаропроизводительность является частным случаем калориметрической температуры.
Теоретическая температура горения – максимальная температура, определяемая с учетом диссоциации СО2 и Н2О, при α=1, где α – коэффициент теплообмена.
Расчетная (действительная) температура горения –
максимальная температура, достигшая в реальных условиях в наиболее нагретой точке горящего факела. Определяется с учетом диссоциации
18
СО2 и Н2О, действительного расхода воздуха, а также температуры газа и воздуха.
Температура воспламенения (самовоспламенения) –
минимальная температура газовоздушной смеси, при которой начинается самопроизвольный процесс горения (цепная реакция) за счет выделения теплоты горящими частицами газа.
Воспламенение газовоздушной смеси может быть вызвано двумя способами: нагревом до температуры воспламенения (самовоспламенения) и применением внешних источников зажигания (запального пламени, электрических и механических искр, нагретых тел).
Температура воспламенения не является физической константой, т.е. строго определенной величиной, а зависит от состава, степени перемешивания и давления газовоздушной смеси, размеров и формы емкости, заполненной этой смесью, и других факторов. В соответствии с ГОСТ 5542-78 температура воспламенения газового топлива должна быть не менее 450 ° С. Чтобы начался процесс горения, температура поджигающего источника должна быть значительно выше, чем температура воспламенения.
Пределы воспламенения. Воспламенение и дальнейшее самопроизвольное горение газовоздушной смеси возможно только при определенных соотношениях газа и воздуха. Нижний и верхний пределы воспламенения – минимальное и максимальное содержание газа в смеси, в пределах которых происходит воспламенение газовоздушной смеси (см. таблица 3).
Если содержание газа в газовоздушной смеси меньше нижнего предела воспламенения, то такая «бедная» смесь самостоятельно гореть
19
не может, так как выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты недостаточно для подогрева соседних слоев смеси до температуры воспламенения. Если содержание газа больше верхнего предела воспламенения, то количество воздуха (и соответственно кислорода) в смеси оказывается недостаточным для полного сгорания газа.
Для газового топлива, не содержащего балласта, пределы воспламенения смеси газов (нижний ПСМН или верхний ПСМВ ) определяют по формуле ЛеШателье:
н(в) Псм
= |
100 |
, |
а А + в В + с С |
где а,в,с… – |
содержание отдельных горючих компонентов смеси, |
об.%; |
|
А,В,С… – |
нижние или верхние пределы воспламенения |
соответствую-щих компонентов, %.
Газовоздушная смесь, в которой содержание газа находится между нижним и верхним пределами воспламенения, является взрывоопасной. Чем шире диапазон пределов воспламенения (называемых также пределами взрываемости) и ниже нижний предел, тем более взрывоопасен газ.
Скорость горения (распространения пламени) – скорость, с которой элемент фронта пламени распространяется относительно свежей смеси. Зависит от состава, температуры и давления смеси, соотношения газа и воздуха (кислорода) в смеси, содержания в ней балластных примесей, характера движения (неподвижное, ламинарное или турбулентное движение смеси), диаметра фронта пламени. Определяет
20
одно из основных условий надежной эксплуатации – устойчивость горения газа без проскока, отрыва или срыва факела.
1.2. Требования к зданиям и помещениям
газифицированных котельных
По назначению котельные установки, оборудованные паровыми котлами, давление пара в которых не превышает 40 кгс/см² с температурой нагрева воды до 200 ° С, подразделяют на следующие группы: отопительные – для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения; отопительно-производственные
– для обеспечения теплотой систем отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и технологического теплоснабжения; производственные – для технологического теплоснабжения.
Здания и помещения котельных, а также газорегуляторные пункты (ГРП) должны удовлетворять определенным требованиям в соответствии с их классификацией: по взрывной и пожарной опасности, огнестойкости строительных конструкций, опасности при применении в них электрооборудования. Здания и помещения котельных с котлами, работающими на газовом топливе, не являются взрывоопасными. Независимо от этажа размещения котельный зал, помещения дымососов и деаэраторов должны соответствовать категории Г по пожароопасности и быть не ниже II степени по огнестойкости.
Для котельных, пристроенных к производственным зданиям промышленных предприятий, производительность отдельных котлов и котельной, а также параметры теплоносителя не нормируются. Котельная